ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಟ್ಟಳೆಯ ಬೆರಗು, ಬೆಡಗು!

090DB34C-DA88-45AF-9F01B627A5921A0B

ಒಂದು ಗೋಡೆಯ ಈ ಬದಿಯಲ್ಲಿ ನೀವು ಯಾವುದೋ ಕೆಲಸದಲ್ಲಿ ತೊಡಗಿದ್ದೀರಿ. ಇನ್ನೊಂದು ಬದಿಯಲ್ಲಿ ನಿಮ್ಮ ಗೆಳೆಯರು ಕಾಲ್ಚೆಂಡು ಆಡುತ್ತಿದ್ದಾರೆ. ಆ ಚೆಂಡು ಗೋಡೆಗೆ ಬಡಿಯುತ್ತದೆ. ಬಡಿದು ಹಿಂಪುಟಿದು ಅವರ ಕಡೆಗೇ ಸಾಗುತ್ತದೆಯಲ್ಲವೇ? ಒಂದುವೇಳೆ, ಗೋಡೆಯನ್ನು ತೂರಿ (ಗೋಡೆ ಒಡೆಯದೆಯೇ), ಆ ಚೆಂಡು ನಿಮ್ಮ ತಲೆ ಕುಟುಕುವಂತಿದ್ದರೆ?

ಹೀಗೂ ಯೋಚಿಸೋಣ. ಒಂದು ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯಲ್ಲಿ ಯಾರೋ ಬೆಕ್ಕನ್ನಿಟ್ಟು ನಿಮಗೆ ಉಡುಗೊರೆಯಾಗಿ ನೀಡುತ್ತಾರೆ. ಆ ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯನ್ನು ತೆಗೆದಾಗ ಮುದ್ದಾದ ಬೆಕ್ಕು ಮಿಯವ್ ಎನ್ನುತ್ತದೆ. ಒಂದು ವೇಳೆ ಉಸಿರು ಕಟ್ಟಿದ್ದಿದ್ದರೆ, ಪಾಪ, ನೀವು ನೋಡಿದಾಗ ಸತ್ತು ಹೋಗಿರುತ್ತದೆ. ಆದರೆ, ನೀವು ಆ ಪೆಟ್ಟಿಗೆ ತೆಗೆಯುವ ಮುನ್ನ ಅದು ಬದುಕಿತ್ತೋ, ಸತ್ತಿತ್ತೋ? ಯಾರೋ ಒಬ್ಬ ವಿಜ್ಞಾನಿ ಬಂದು “ಅದು ಬದುಕಿಯೂ ಇತ್ತು, ಸತ್ತೂ ಇತ್ತು” ಎಂದರೆ?

ಇಂತಹ ಬೆರಗನ್ನೂ, ಬೆಡಗನ್ನೂ ಮೂಡಿಸುವ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ಕವಲೇ ಬಿಡಿ ಕಟ್ಟಳೆ (Quantum Theory). ಇದು ಹೊಮ್ಮಿದ ಬರೀ 30 ವರುಷಗಳಲ್ಲಿ, ನಮ್ಮ ಸುತ್ತಣದ ಅರಿವನ್ನೇ ಮೇಲೆಕೆಳಗೆ ಮಾಡಿದ ಕಟ್ಟಳೆ ಇದು. ಬನ್ನಿ, ಆ ಕಟ್ಟಳೆಯ ಕಟ್ಟೆಯೊಳಗೊಮ್ಮೆ ಇಳಿದುಬರೋಣ.

೧೯ನೇ ಶತಮಾನದ ಕೊನೆಯಲ್ಲಿ, ಜಗತ್ತಿನ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಒಂದು ತೀರ್ಮಾನಕ್ಕೆ ಬಂದಿದ್ದರು. ತಿಳಿಯಬೇಕಾದ್ದನ್ನೆಲ್ಲ ಈಗಾಗಲೇ ತಿಳಿಯಲಾಗಿದೆ, ಇನ್ನು ಹೊಸದಾಗಿ ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವಂತದ್ದು ಏನೂ ಇಲ್ಲ ಎಂದು! ಅವರ ಪ್ರಕಾರ, ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ, ಈ ಹೊತ್ತಿನ ಇರುವು ಮತ್ತು ವೇಗವನ್ನು ಗೊತ್ತುಪಡಿಸಿದರೆ, ಮುಂದಿನ ಎಲ್ಲ ಹೊತ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಆ ವಸ್ತುವಿನ ಇರುವು ಮತ್ತು ವೇಗವನ್ನು, ಯಾವುದೇ ಗೊಂದಲಕ್ಕೆ ಎಡೆಯಿಲ್ಲದಂತೆ, ಕಂಡುಹಿಡಿಯಬಹುದಾಗಿತ್ತು. ಇದಕ್ಕೆ, ಹಳೆಯ ಇಲ್ಲವೇ ವಾಡಿಕೆಯ ಕದಲರಿಮೆ (Classical Mechanics) ಎಂದು ಕರೆಯಬಹುದು. ಇದರ ಪ್ರಕಾರ, ಜಗತ್ತಿನಲ್ಲಿ ಎಲ್ಲವೂ ನಿಶ್ಚಿತ. ಈ ತಿಳುವಳಿಕೆಯಲ್ಲಿ ತೇಲುತ್ತಿದ್ದ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರನ್ನು ಒಮ್ಮೆಲೆ ಬಡಿದೆಬ್ಬಿಸಿದ್ದು ಹಲವು ಪ್ರಯೋಗಗಳು. ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಮುಖ್ಯವಾದವು; ಬೆಳುಕು-ವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿಣಾಮ(Photoelectric Effect) ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೇಲ್ವಾಯುವಿಕೆ (Interference).

ಒಂದು ಲೋಹದ ಪಟ್ಟಿಯ ಮೇಲೆ ಬೆಳಕನ್ನು ಚೆಲ್ಲಿದಾಗ, ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಸ್ ಹೊರಹೊಮ್ಮುವ ಘಟನೆಗೆ, ಬೆಳುಕು-ವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿಣಾಮ ಎಂದು ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ. ಬೆಳಕನ್ನು ಅಲೆಯೆಂದು ತಿಳದು, ಈ ಘಟನೆಯನ್ನು ಮುಂಗಂಡರೆ, ಅದು ಕೊಡುತ್ತಿದ್ದ ಉತ್ತರಗಳೇ ಬೇರೆ. ಅರಸಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬಂದಂತಹ ಫಲಿತಾಂಶಗಳೇ ಬೇರೆ! ಆದರೆ, ಅಲೆಬಾಗುವಿಕೆ (diffraction) ಮತ್ತು ಮೇಲ್ವಾಯುವಿಕೆಗಳೆಂಬ ವಿಚಾರಗಳಲ್ಲಿ ಬೆಳಕನ್ನು ಅಲೆಯೆಂದು ಅಂದುಕೊಳ್ಳದೇ ವಿಧಿಯಿಲ್ಲ. ಇಲ್ಲಿ, ಅಲೆಯೆಂದು ತಿಳಿದರೆ ಫಲಿತಾಂಶ ಸರಿಹೊಂದುವುದಿಲ್ಲ. ಹಾಗಾಗಿ, ಬೆಳಕು ಸಣ್ಣ ಸಣ್ಣ ತುಣುಕುಗಳೂ(particles) ಆಗಿರಬೇಕು ಎಂಬುದನ್ನು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಮನಗಂಡರು. ಆ ತುಣುಕುಗಳು ಬಿಡಿ ಬಿಡಿಯಾಗಿಯೇ (quantum) ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ.

ಇನ್ನೊಂದೆಡೆ, ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳು ಎರಡು ಕುಳಿಗಳಿರುವ ತೆರೆಯ ಕಡೆಗೆ ಬಿಟ್ಟು, ಆ ತೆರೆಯ ಹಿಂದೆ ಇನ್ನೊಂದು ತೆರೆಯನ್ನಿಟ್ಟು, ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಎಲ್ಲಿ ಬಂದು ಬಿದ್ದಿತು ಎಂದು ನೋಡುವ ಪ್ರಯೋಗವನ್ನು ಕೈಗೊಳ್ಳಲಾಯಿತು. ಇದರ ಫಲಿತಾಂಶವೂ ಸೋಜಿಗವನ್ನುಂಟುಮಾಡಿತ್ತು. ಯಾವ ಕುಳಿಯಿಂದ ಹಾದು ಬಂದಿತು ಎಂದು ತಿಳಿಯಲು ಹೋಗದಿದ್ದರೆ, ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಒಂದು ಅಲೆಯಂತೆ ನಡೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತಿತ್ತು. ಒಂದುವೇಳೆ, ಯಾವ ಕುಳಿಯಿಂದ ಬಂದಿತೆಂದು ತಿಳಿಯಹೊರಟರೆ, ಅದು ತನ್ನ ಅಲೆಯ ತೊಡಗನ್ನು ಕಳಚಿ, ತುಣುಕಿನ ಅರಿವೆಯನ್ನು ತೊಡುತ್ತಿತ್ತು! ಈ ಪ್ರಯೋಗವನ್ನು ಕೆಳಗಿನ ಓಡುಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲು ಪ್ರಯತ್ನಿಸಲಾಗಿದೆ.

 

ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನ ಮಾಡದೆ, ಒಂದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನು ಇದೇ ಕುಳಿಯ ಮೂಲಕ ಹೋದೀತು ಎಂದು ಬರಿದೇ ಕಲ್ಪಿಸಿದರೆ, ಕಡ್ಡಾಯವಾಗಿ ನಮ್ಮ ಊಹೆ ಕೆಟ್ಟೀತು! ನಾವು ಗಮನಿಸದೇ ಇದ್ದರೆ, ಹಲವು ಕುಳಿಗಳ ಮೂಲಕ ಒಂದೇ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನು, ಒಂದೇ ಹೊತ್ತಿನಲ್ಲಿ ಸಾಗುವ ಬೆಡಗನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದು ಕಂಡುಬಂದಿತು. ಆಗ, ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳ ತಲೆಯಲ್ಲಿ ಮೂಡಿದ್ದ ಪ್ರಶ್ನೆ ಎಂದರೆ “ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಅಲೆಯೋ, ತುಣುಕೋ? ಇಲ್ಲ, ಎರಡೂನೋ? ಇಲ್ಲ, ಬೇರೆಯೇನೋ?” ಈ ಬಗೆಯ ಗೊಂದಲಕ್ಕೆ ಅಲೆ-ತುಣುಕಿನ ಇಬ್ಬಗೆತನ (Wave Particle Duality) ಎಂದು ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ.

ಇಂತಹ ಹಲವಾರು ಬೆರಗುಗಳ ಬೆನ್ನು ಹತ್ತಿ ಅರಸಿದಾಗ, ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಕಂಡುಕೊಂಡ ದಿಟ, ನಿಜಕ್ಕೂ ನೆಲೆಬಿರಿಯುವಂತದ್ದಾಗಿತ್ತು. ನಾವು ಗಮನಿಸದೇ, ಇಲ್ಲ, ಒರೆದು ನೋಡದೆ, ಯಾವುದೇ ಒಂದು ವಸ್ತು (ಅಣು ಅಳತೆಯ ವಸ್ತುಗಳು), ಅಲೆಯೋ ಇಲ್ಲ, ತುಣುಕೋ ಎಂದು ಹೇಳಲು ಬರುವುದಿಲ್ಲ. ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ, ಅಲೆ ಮತ್ತು ತುಣುಕು ಎಂಬ ಬೇರ್ಮೆಗಳೇ ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ನಮ್ಮ ಜಗತ್ತಿನಲ್ಲಿ ಇಲ್ಲ! ಈ ಬೇರ್ಮೆಗಳು, ನಮ್ಮ ಹೊರಗಣ್ಣಿಗೆ, ಮನಸ್ಸಿಗೆ ಕಾಣುವ ಹುಸಿ ರೂಪಗಳಷ್ಟೆ.

ನಾವು, ಅಣು ಅಳತೆಯ ಕಣಗಳ ಕುರಿತು ಮಾತನಾಡುವಾಗ, ಅವು ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಎಡೆಯಲ್ಲಿ ದೊರಕುವ ಇಲ್ಲ, ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಬಿರುಸಿನಲ್ಲಿ ಸಾಗುವ ಆಗುವಳೆಯನ್ನಷ್ಟೇ (probability) ಹೇಳಬಹುದು. ಒಂದು ಎಡೆಯಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿನ ಇರುವಿನ ಆಗುವಳೆಯು ಹೆಚ್ಚಿದ್ದರೆ, ಅಲ್ಲಿ ಆ ಎಲೆಕ್ಟಾನ್ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಲ ಕಂಡುಬರುವುದು ಎಂದಷ್ಟೇ ಹೇಳಬಹುದೇ ಹೊರತು, ಯಾವತ್ತಿಗೂ ಅಲ್ಲೇ ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಹೇಳಬರುವುದಿಲ್ಲ. ಇನ್ನೊಂದು ಬಗೆಯಲ್ಲಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಈ ಜಗತ್ತು ಅನಿಶ್ಚಿತತೆಯಿಂದ ಕೂಡಿದೆ.

ಹಾಗಾದರೆ, ಈ ಕಣಗಳು ಒಳಪಡುವ ಕಟ್ಟಳೆಗಳು ಯಾವುವು? ಎಂದು ಅರಸಹೊರಟರೆ, ನಮಗೆ ಸಿಗುವುದು ಅಲೆಯ ಎಣಿನಂಟು (Wave Function). ಈ ಎಣಿನಂಟು, ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ಸ್ಥಿತಿಯ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಹಾಗೆಯೇ ಈ ಗಣಿತದ ನಂಟು, ಆ ಸ್ತಿತಿಯ ಎಲ್ಲಾ ಸಾಧ್ಯತೆಗಳನ್ನು ತನ್ನ ಒಡಲೊಳಗೆ, ನೇರಣಿಗೆಯಲ್ಲಿ(Linear superposition) ಅವಿತಿಟ್ಟುಕೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಆ ವಸ್ತುವನ್ನು ಗಮನಿಸಿದಾಗ, ಯಾವುದೋ ಒಂದು ಸಾಧ್ಯತೆಯಷ್ಟೇ ಉಳಿದು, ಮಿಕ್ಕೆಲ್ಲಾ ಸಾಧ್ಯತೆಗಳು ಕುಸಿಯುತ್ತವೆ. ಯಾವ ಸಾಧ್ಯತೆ ಉಳಿಯುತ್ತದೆ ಎಂಬುದು, ಅದರ ಆಗುವಳೆಯ ಮೇಲೆ ನಿಂತಿದೆ.

ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ತುಂಬ ಸರಳಗೊಳಿಸಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಒಂದು ನಾಣ್ಯವನ್ನು ಮೆಲಕ್ಕೆ ಹಾರಿಸಿದಾಗ, ಅದರ “ತಲೆಯೋ, ಬಾಲವೋ” ಎಂಬ ಸ್ಥಿತಿಗಳೆರಡರ ಬೆರಕೆಯಾಗಿದೆ. |ತ>ಅನ್ನು “ತಲೆ”ಗೂ, |ಬ>ಅನ್ನು “ಬಾಲ”ಕ್ಕೂ ಗುರುತಿಸಿದರೆ, ಆ ಸ್ಥಿತಿಯು, a|ತ> + b|ಬ> ಆಗಿದೆ. ಇಲ್ಲಿ, a ಮತ್ತು b ಗಳು ಸ್ಥಿರಾಂಕಗಳು (constants). ಅಂದರೆ, ನಾಣ್ಯವು ನೆಲಕ್ಕೆ ಬೀಳುವವರೆಗೂ, ಅದರ ಸ್ಥಿತಿಯು ತಲೆಯೂ ಹೌದು, ಬಾಲವೂ ಹೌದು. ಆ ಎರಡೂ ಸ್ಥಿತಿಗಳ ಬೆರಕೆಯಲ್ಲಿ ಇರುತ್ತದೆ. ಆದರೆ, ಕೊನೆಯಲ್ಲಿ ಆ ನಾಣ್ಯವು ನೆಲಕ್ಕೆ ಬಿದ್ದಾಗ, ಯಾವುದಾದರೂ ಒಂದು ಸ್ಥಿತಿ ಉಳಿದು, ಮಿಕ್ಕವು ಕುಸಿದುಹೋಗುತ್ತವೆ (“ತಲೆ” ಉಳಿದರೆ“ಬಾಲ” ಅಳಿದುಹೋಗುತ್ತದೆ).

ಇದೇ ತಿಳುವಳಿಕೆಯನ್ನು ಬೆಳಕಿಗೆ ಚಾಚಿದರೆ, ನಮಗೆ ಆ ಬೆಳಕು-ವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿಣಾಮದ ಒಳತಿರುಳು ಗೊತ್ತಾಗುತ್ತದೆ. ಬೆಳಕು, ಆ ಲೋಹದೊಳಗಣ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಜೊತೆ ಸಂಪರ್ಕವನ್ನು ಏರ್ಪಡಿಸುವಾಗ, ಎಣಿನಂಟಿನ ಹಲವು ಸಾಧ್ಯತೆಗಳು ಕುಸಿದು, ಯಾವುದೋ ಒಂದು ಸಾಧ್ಯತೆ ಉಳಿದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಹಾಗಾಗಿ, ಬೆಳಕನ್ನು “ತುಣುಕು” ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಬೇಕು. ಆದರೆ, ಅದು ಹಲವು ಕುಳಿಗಳ ಮೂಲಕ ಸಾಗುವಾಗಲೋ, ಇಲ್ಲ, ಒಂದು ಕಿರುವಸ್ತುವಿನ ಸುತ್ತ ಬಾಗುವಾಗಲೋ, ಎಲ್ಲ ಬಗೆಯ ಸಾಧ್ಯತೆಗಳನ್ನು ನಾವು ಪರಿಗಣಿಸಿ, ಬೆಳಕನ್ನು “ಅಲೆ”ಯೆಂದು ಗುರುತಿಸಬೇಕು. ಇದೇ ತೆರನಾದ ವಾದವನ್ನು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳಿಗೂ ಇಲ್ಲವೇ ಯಾವುದೇ ಕಣಕ್ಕೂ ಹೂಡಬೇಕು!

ಈಗ ಈ ಅರಿವನ್ನು, ನಮ್ಮ ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯೊಳಗಿನ ಬೆಕ್ಕಿನ ಮೇಲೆ ಪ್ರಯೋಗ ಮಾಡೋಣ. ಈ ಪ್ರಯೋಗಕ್ಕೆ ಶ್ರೋಡಿಂಜರನ ಬೆಕ್ಕು (Schrodinger’s Cat) ಇಲ್ಲವೇ “ಶ್ರೋಡಿಂಜರನ ಯೋಚನೆಯ ಪ್ರಯೋಗ” (Schrodinger’s thought experiment) ಎಂಬ ಹೆಸರಿದೆ. ಅವನೇ ಈ ಪ್ರಯೋಗದ ಹೊಳಹನ್ನು ಮೊದಲು ಐನಸ್ಟೀನ್‍ಗೆ ತಿಳಿಸಿದ್ದು. ಅದರಂತೆ, ಆ ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯೊಳಗೆ, ಒಂದಿಷ್ಟು ಸೂಸುವಿಕೆಗೆ (radioactive) ಒಳಪಡುವ ಅಣುಗಳನ್ನು ಇರಿಸಬೇಕು. ಅವುಗಳ ರಚನೆ ಹೇಗಿರಬೇಕೆಂದರೆ, ಒಂದು ವೇಳೆ ಸೂಸುವಿಕೆ ಮೂಡಿದಲ್ಲಿ, ಮಗ್ಗುಲಲ್ಲಿರುವ ಒಂದು ಕೊಡಲಿ “ಹೈಡ್ರೋಸಯಾನಿಕ್ ಆಸಿಡ್” ಅನ್ನು ತುಂಬಿರುವ ಒಂದು ಶೀಶದ ಮೇಲೆ ಬೀಳಬೇಕು ಮತ್ತು, ಅದು ಒಡೆದಾಗ ಹೊರಸೂಸುವ ವಾಸನೆಯಿಂದ ಬೆಕ್ಕು ಸಾಯಬೇಕು.

Schrodingers_cat_svg

ಈಗ, ನಮ್ಮ ಗಮನದಲ್ಲಿರಬೇಕಾದದ್ದು ಏನೆಂದರೆ, ಸೂಸುವಿಕೆ “ಕ್ವಾಂಟಮ್” ಕಟ್ಟಳೆಗೆ ಒಳಪಡುತ್ತದೆ. ಅಂದರೆ, ನಾವು ಪೆಟ್ಟಿಗೆ ತೆಗೆದು ಗಮನಿಸುವವರೆಗೂ, ಅದು ಒಂದೇ ಹೊತ್ತಿನಲ್ಲಿ “ಸೂಸುವ” ಮತ್ತು “ಸೂಸದ” ಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ “ಬೆರೆತು” ಇರಬೇಕು. ನಾವು ನೋಡಿದಾಗಷ್ಟೇ, ಒಂದು ಸ್ಥಿತಿ ಉಳಿದು, ಮಿಕ್ಕದ್ದು ಅಳಿಯುತ್ತದೆ. ಈಗ ಇಲ್ಲಿದೆಮಜಾ! ಬೆಕ್ಕಿನ “ಬದುಕು” ಮತ್ತು “ಸಾವು” ಎಂಬ ಪಾಡುಗಳು ಈ “ಸೂಸುವ” ಮತ್ತು “ಸೂಸದ” ಪಾಡುಗಳ ಮೇಲೆ ನಿಂತಿವೆ! ಹಾಗಾಗಿ, ನಾವು ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯನ್ನು ತೆರೆದು ನೋಡದವರೆಗೂ, ಬೆಕ್ಕು “ಬದುಕು” ಮತ್ತು “ಸಾವು” ಎಂಬುದರ ಕಲಬೆರಕೆಯ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಇರುತ್ತದೆ! ನಾವು ತೆರೆದು ನೋಡಿದಾಗಲೇ, ಒಂದು ಸ್ಥಿತಿ ಉಳಿದು, ಮಿಕ್ಕದ್ದು ಅಳಿಯುತ್ತದೆ! (ಈ ಬಗೆಯ ಹುರುಳಿಕೆಗೆ “ಕೋಪನ್ಹೇಗನ್ ಹುರುಳಿಕೆ” (Copenhagen Interpretation) ಎಂಬ ಹೆಸರಿದೆ).

ಬಿಡಿ ಕಟ್ಟಳೆಯ ಅರಿವು, ನಮ್ಮ ಜಗತ್ತನ್ನು ನೋಡುವ ಮತ್ತು ಅರ್ಥೈಸುವ ನಿಟ್ಟಿನಲ್ಲಿ ಹೊಸ ಕಣ್ಣನ್ನೇ ಒದಗಿಸಿದೆ. ಅದರ ಬಳಕೆಯಿಂದ ಲೇಸರ್, ಸೂಪರ್ ಕಂಡಕ್ಟರ್, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ನಂತಹ, ಮನುಜನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಗತಿಯನ್ನೇ ಮಾರ್ಪಡಿಸುವ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳು ಹುಟ್ಟಿಕೊಂಡಿವೆ, ಹುಟ್ಟುಕೊಳ್ಳುವವೂ ಕೂಡ.

ಬಿಡಿಕಟ್ಟಳೆಯ ವಿಸ್ಮಯ ಹೇಳುತ್ತಾ ಹೊರಟರೆ ಮುಗಿಯತೀರದು. ಜಗತ್ತಿನ ಗುಟ್ಟನ್ನು ರಟ್ಟುಮಾಡುವಲ್ಲಿ ಮೂಡಿರುವ ಎಲ್ಲಾ ಥಿಯರಿಗಳ ಬೆನ್ನೆಲುಬು ಬಿಡಿ ಕಟ್ಟಳೆ. ತಾನೇ ಕಟ್ಟಲು ನೆರವಾಗಿದ್ದ ಈ ಕಟ್ಟಳೆಯನ್ನು, “ದೇವರು ಜೂಜಾಡುವುದಿಲ್ಲ” ಎನ್ನುತ್ತಾ, ಅಲ್ಲಗಳೆದಿದ್ದ ಐನಸ್ಟೀನ್ ಆದರೆ, ದೇವರು ಬರೀ ಜೂಜಾಡುತ್ತಿಲ್ಲ, ತಾನೇ ಆ ಜೂಜಿನಲ್ಲಿ ಸಿಲುಕಿ, ಹೊರಬರಲಾರದೆ ಒದ್ದಾಡುತ್ತಿದ್ದಾನೆ. ಅವನ ಇರುವು “ಕ್ವಾಂಟಮ್” ಕಟ್ಟಳೆಯೊಳಗೆ ಸೆರೆಯಾಗಿದೆ!

(ಚಿತ್ರಸೆಲೆಗಳು: ವಿಕಿಪೀಡಿಯಾ, www.scientificamerican.com)

 

(ಅರಿಮೆ ತಂಡ ಬೆಂಗಳೂರಿನ ಬಸವನಗುಡಿಯಲ್ಲಿರುವ ಮುನ್ನೋಟ ಪುಸ್ತಕ ಮಳಿಗೆಯೊಂದಿಗೆ ಒಡಗೂಡಿ ಕನ್ನಡದಲ್ಲಿ ತಿಂಗಳಿಗೊಮ್ಮೆ ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಮಾತುಕತೆ್ಯನ್ನು ಏರ್ಪಡಿಸುತ್ತಿದೆ. ಇಂತಹ ಮಾತುಕತೆಯೊಂದರ ಬರಹ ರೂಪವಿದು)

 

facebooktwittergoogle_plusredditpinterestlinkedinmail

ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳ ಸುತ್ತುಹಾದಿಗಳು

ಮುಂಚಿನ ಬರಹವೊಂದರಲ್ಲಿ, ವಸ್ತುಗಳು ಮತ್ತು ಜೀವಿಗಳ ಮೂಲ ಘಟಕವಾದ ಅಣುವಿನ ರಚನೆಯ ಬಗ್ಗೆ ತಿಳಿದುಕೊಂಡಿದ್ದೆವು. ಅದನ್ನು ಮುಂದುವರೆಸುತ್ತಾ ಈ ಬರಹದಲ್ಲಿ ಅಣುವಿನ ಒಳರಚನೆಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾದ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳು ಹೇಗೆ ಸುತ್ತುತ್ತವೆ ಎಂದು ಅರಿತುಕೊಳ್ಳೋಣ.

ಈ ಹಿಂದಿನ ಬರಹದಲ್ಲಿ ತಿಳಿದುಕೊಂಡಂತೆ, ಅಣುವಿನ ನಡುವಣದಲ್ಲಿ ಪ್ರೋಟಾನ್‍ಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್‍ಗಳು ಇರುತ್ತವೆ. ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳು ನಡುವಣದ ಸುತ್ತ ಸುತ್ತುತ್ತಿರುತ್ತವೆ. ಅಣುವಿನ ಕುರಿತ ತಿಳುವಳಿಕೆ ಶುರುವಾದಾಗಿನ ಮೊದಲ ಕೆಲವು ದಶಕಗಳವರೆಗೆ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳು ನಡುವಣದ ಸುತ್ತ ಬರೀ ದುಂಡನೆಯ ಹಾದಿಗಳಲ್ಲಿ ಸುತ್ತುತ್ತವೆ ಅಂತಾ ಅಂದುಕೊಳ್ಳಲಾಗಿತ್ತು. ಆದರೆ ಹೊಸ ಹೊಸ ಅರಕೆಗಳು ಈ ನಿಟ್ಟಿನಲ್ಲಿ ನಡೆದುದರಿಂದ ಕಂಡುಬಂದಿದ್ದೇನೆಂದರೆ,

ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳು ಸುತ್ತುವ ನೆಲೆಯನ್ನು 100% ರಷ್ಟು ನಿಕ್ಕಿಯಾಗಿ ಹೇಳಲು ಆಗುವುದಿಲ್ಲ, ಗಣಿತ ಸೂತ್ರಗಳ ತಳಹದಿಯಲ್ಲಿ ಸುಮಾರು 90% ರಷ್ಟು ನಿರ್ದಿಷ್ಟತೆಯಿಂದ ಇಂತಲ್ಲಿ ಇರಬಹುದು ಅಂತಾ ಹೇಳಬಹುದಷ್ಟೆ.

ಜರ್ಮನಿಯ ವಾರ್ನರ್ ಹಯ್ಸನ್‍ಬರ್ಗ್ (Werner Heisenberg) ಎಂಬ ವಿಜ್ಞಾನಿಯು 1927 ರಲ್ಲಿ ಮುಂದಿಟ್ಟಿದ್ದ, ಹಯ್ಸನ್‍ಬರ್ಗ್ ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಲ್ಲದ ನಿಯಮ (Heisenberg uncertainty principle) ತಳಹದಿಯ ಮೇಲೆ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳ ನೆಲೆಯನ್ನು ಸೂಚಿಸಬಹುದು.

ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳು ನಡುವಣದ ಸುತ್ತ ಸುತ್ತಲು ಬಳಸುವ ದಾರಿಗಳನ್ನು ಆರ್ಬಿಟಲ್ಸ್ (Orbitals) ಎಂದು ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ. ಕನ್ನಡದಲ್ಲಿ ಇವುಗಳನ್ನು ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳ ಸುತ್ತುಹಾದಿಗಳು ಎನ್ನಬಹುದು. ಸುತ್ತುಹಾದಿಗಳಲ್ಲಿ ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ನಾಲ್ಕು ಬಗೆಗಳಿವೆ. ಆ ಬಗೆಗಳನ್ನು ಕೆಳಗಿನ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ನೋಡಬಹುದು,

orbitals‘s’ ಬಗೆಯ ಸುತ್ತುಹಾದಿಗಳು ಗುಂಡನೆಯ ಆಕಾರದಲ್ಲಿದ್ದರೆ, ‘p’ ಮತ್ತು ‘d’ ಸುತ್ತುಹಾದಿಗಳು ಬಲೂನಿನ ರೂಪವನ್ನು ಹೋಲುತ್ತವೆ. ಅದೇ ‘f’ ಸುತ್ತುಹಾದಿಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಸುತ್ತಿ ಬಳಸಿದ ದಾರಿಯಾಗಿರುತ್ತವೆ.
ಇನ್ನೊಂದು ಗಮನಿಸಬೇಕಾದ ವಿಷಯವೆಂದರೆ, ಈ ನಾಲ್ಕು ಬಗೆಯ ಸುತ್ತುಹಾದಿಗಳು, ಹಾದಿಯೊಂದರಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚೆಂದರೆ 2 ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳನ್ನು ಮಾತ್ರ ಹೊಂದಿರಬಹುದು.

ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳು ಗಳಿಸಿಕೊಂಡಿರುವ ಶಕ್ತಿಯ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಅವುಗಳ ಸುತ್ತುಹಾದಿಗಳು ತೀರ್ಮಾನವಾಗುತ್ತವೆ. ಎಲ್ಲಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಹೊಂದಿರುವ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳು ’1s’ ಸುತ್ತುಹಾದಿಯಲ್ಲಿ ಸುತ್ತಿದರೆ, ಅದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿ ಹೊಂದಿರುವ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳು ’2s’ ಸುತ್ತುಹಾದಿಯಲ್ಲಿ ಸುತ್ತುತ್ತವೆ. ಹೀಗೆ ಮುಂದುವರೆಯುತ್ತಾ ಶಕ್ತಿಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿ 2p, 3s, 3p… ಮುಂತಾದ ಸುತ್ತುಹಾದಿಗಳಲ್ಲಿ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳು ಸುತ್ತುತ್ತವೆ.

ಇಲ್ಲಿ s,p,d,f ಪಕ್ಕದಲ್ಲಿರುವ ಅಂಕಿಗಳಾದ 1, 2, 3, 4… ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟಗಳನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ (ಕಡಿಮೆ ಪ್ರಮಾಣದಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದ ಶಕ್ತಿಯೆಡೆಗೆ)

ಅಣುವೊಂದರಲ್ಲಿ ಎಷ್ಟು ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳಿವೆ ಅನ್ನುವುದರ ಮೇಲೆ ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಎಷ್ಟು ಸುತ್ತುಹಾದಿಗಳಿವೆ ಎನ್ನುವುದನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಬಹುದು. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಅಣುವೊಂದರಲ್ಲಿ 10 ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳಿದ್ದರೆ ಮೊದಲಿಗೆ ’1s’ ಬಗೆಯ ಸುತ್ತುಹಾದಿಯಲ್ಲಿ 2 ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳು ಮತ್ತು ’2s’ ಸುತ್ತುಹಾದಿಯಲ್ಲಿ ಇನ್ನೆರಡು ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳಿರುತ್ತವೆ. ಇನ್ನುಳಿದ 6 ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳಲ್ಲಿ 2 ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳು 2px ಸುತ್ತುಹಾದಿಯಲ್ಲಿ, 2 ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳು 2py ಸುತ್ತುಹಾದಿಯಲ್ಲಿ ಮತ್ತು 2 ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳು 2pz ಸುತ್ತುಹಾದಿಯಲ್ಲಿರುತ್ತವೆ.

10 ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದ ಈ ಉದಾಹರಣೆಯನ್ನು ಕೆಳಗಿನಂತೆ ಸೂಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ,

1s2 2s2 2p6

(ಇಲ್ಲಿ 1 ನೇ ಶಕ್ತಿ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ 2 ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳು ಮತ್ತು 2 ನೇ ಶಕ್ತಿ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ 2+6= 8 ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳಿರುವುದನ್ನು ಗಮನಿಸಬಹುದು)

ನೆನಪಿರಲಿ: ಒಂದು ಸುತ್ತುಹಾದಿಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚೆಂದರೆ 2 ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳಷ್ಟೇ ಇರಬಹುದು. ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯ ಸುತ್ತುಹಾದಿಗಳಿಂದ ಶುರುವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಸುತ್ತುಹಾದಿಗಳಲ್ಲಿ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳು ಸುತ್ತುತ್ತವೆ.

ಚಿಪ್ಪುಗಳು (Shells):

ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳ ಸುತ್ತುವಿಕೆಯನ್ನು ಅವುಗಳ ಸುತ್ತುಹಾದಿಗಳಲ್ಲದೇ, ಚಿಪ್ಪುಗಳು (shells) ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುವ ಬಗೆಯಲ್ಲೂ ಸೂಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿ ಅವುಗಳು ಇಂತಿಷ್ಟು ಚಿಪ್ಪುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಬಗೆಯು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಅಣುವೊಂದರ ವಿದ್ಯುತ್ ಗುಣವನ್ನು ತಿಳಿಯಲು ನೆರವಾಗುತ್ತದೆ.
ಚಿಪ್ಪುಗಳನ್ನು ’n’ ನಿಂದ ಸೂಚಿಸಿದರೆ, 2*(n)2 ಲೆಕ್ಕದಲ್ಲಿ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಹಂಚಿಕೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಉದಾಹರಣೆಗೆ,
ಚಿಪ್ಪು 1 –> 2*(1)2 = 2 ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.
ಚಿಪ್ಪು 2 –> 2*(2)2 = 8 ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.
ಚಿಪ್ಪು 3 –> 2*(3)2 = 18 ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.

ಇದನ್ನು ಇನ್ನೊಂದು ಬಗೆಯಲ್ಲಿ ಹೇಳಬೇಕೆಂದರೆ, ಅಣುವೊಂದರಲ್ಲಿ ಎಷ್ಟು ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳಿವೆ ಎನ್ನುವುದರ ಮೇಲೆ ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಎಷ್ಟು ಚಿಪ್ಪುಗಳಿವೆ (shells) ಇವೆ ಎನ್ನುವುದನ್ನು ಲೆಕ್ಕ ಹಾಕಬಹುದು.
ಉದಾ: 10 ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳಿದ್ದರೆ ಮೇಲೆ ತೋರಿಸಿದಂತೆ, 2 (ಚಿಪ್ಪು1) + 8 (ಚಿಪ್ಪು2) ಒಟ್ಟು 2 ಚಿಪ್ಪುಗಳಿರುತ್ತವೆ.

ಚಿಪ್ಪುಗಳು ಮತ್ತು ಅಣುವಿನ ಗುಣ:
ಮೇಲೆ ತಿಳಿಸಿದಂತೆ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳನ್ನು ಹೊಂದುವ ಚಿಪ್ಪಿನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು 2*(n)2 ರಿಂದ ಲೆಕ್ಕಹಾಕಬಹುದು. ಅಣುವೊಂದರಲ್ಲಿ ಚಿಪ್ಪೊಂದರ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಕ್ಕಿಂತ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಕಡಿಮೆ ಇದ್ದರೆ ಅಂತಹ ಅಣುವಿನಲ್ಲಿ ಬೇರೊಂದು ಅಣುವಿನೊಂದಿಗೆ ಒಡನಾಡುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಹೆಚ್ಚಿರುತ್ತದೆ.

ಉದಾಹರಣೆಗೆ: ಅಣುವೊಂದರಲ್ಲಿ 12 ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳಿವೆ ಎಂದುಕೊಳ್ಳೋಣ. ಅದರಲ್ಲಿ ಚಿಪ್ಪುಗಳು ಮತ್ತು ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಹೀಗಿರುತ್ತದೆ.
ಚಿಪ್ಪು 1 –> 2*(1)2 = 2 ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.
ಚಿಪ್ಪು 2 –> 2*(2)2 = 8 ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.
ಚಿಪ್ಪು 3 –> 2*(3)2 = 18 ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರಬಹುದು ಆದರೆ ಉಳಿದವು 2 ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳಷ್ಟೇ (12-2-8=2) ಆಗಿರುವುದರಿಂದ ಚಿಪ್ಪು3 ರ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಕ್ಕಿಂತ (18) ಕಡಿಮೆ ಸಂಖ್ಯೆಯಲ್ಲಿ (2) ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳಿರುವುದನ್ನು ಗಮನಿಸಬಹುದು. ಇಂತಹ ಅಣು ಬೇರೊಂದು ಅಣುವಿನೊಂದಿಗೆ ಸುಲಭವಾಗಿ ಒಡನಾಡಬಲ್ಲದ್ದಾಗಿರುತ್ತದೆ.

(ಮುಂದಿನ ಬರಹದಲ್ಲಿ ಅಣುಗಳ ಇನ್ನಷ್ಟು ವಿಷಯಗಳನ್ನು ತಿಳಿಯೋಣ)

facebooktwittergoogle_plusredditpinterestlinkedinmail

ಅಣು

ಅಣು ಎಂದರೇನು?

ವಸ್ತುವೊಂದನ್ನು ಒಡೆಯುತ್ತಾ ಹೋದಂತೆ ಅದು ತುಣುಕುಗಳಿಂದ, ಚಿಕ್ಕ ತುಣುಕುಗಳಿಂದ, ಕೊನೆಗೆ ಇನ್ನಷ್ಟು ಒಡೆಯಲು ಕಷ್ಟವಾಗುವ ಕಿರುತುಣುಕುಗಳಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿರುವುದು ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ. ಇಂತಹ ಕಿರುತುಣುಕೊಂದು ತನ್ನಲ್ಲಿ ಇನ್ನಷ್ಟು ಕಿರಿದಾದ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಅಡಕವಾಗಿಸಿಕೊಂಡಿದ್ದು, ಈ ರಚನೆಗಳು ಒಗ್ಗೂಡಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾದ ಕೆಲವು ಗುಣಗಳನ್ನು ಹೊಮ್ಮಿಸುತ್ತವೆ.

ತನ್ನಲ್ಲಿರುವ ಕಿರು ರಚನೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಒಟ್ಟಾಗಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾದ ಕೆಲವು ಗುಣಗಳನ್ನು ಹೊಮ್ಮಿಸುವಂತಹ, ಎಲ್ಲಕ್ಕಿಂತ ಕಿರಿದಾದ ಈ ಅಡಕವನ್ನು (constituent) ಅಣು (atom) ಎಂದು ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ.

 

matter_atoms(ವಸ್ತುವೊಂದರಲ್ಲಿ ಅಣುಗಳ ಇರುವಿಕೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುವ ಚಿತ್ರ)

 

ವಸ್ತುವೊಂದು ಇಂತಹ ಹಲವು ಕೋಟಿಗಳಷ್ಟು ಅಣುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ 1 cm3 ಅಳತೆಯ ತಾಮ್ರದ ತುಣುಕಿನಲ್ಲಿ ಸರಿ ಸುಮಾರು 8.49 × 1022 ಅಣುಗಳಿರುತ್ತವೆ. ವಸ್ತುವೊಂದರ ರಾಸಾಯನಿಕ ಗುಣ (ಬೇರೆ ವಸ್ತುಗಳೊಡನೆ ಹೇಗೆ ಒಡನಾಡುತ್ತದೆ ಎಂಬ ಗುಣ), ಮಿಂಚಿನ (ವಿದ್ಯುತ್ / electric) ಗುಣ, ಗಟ್ಟಿತನದ ಗುಣ ಮುಂತಾದ ಇತರೆ ಹಲವು ಗುಣಗಳು ಅದರಲ್ಲಿರುವ ಅಣುಗಳ ಗುಣಗಳನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತವೆ.

ಜೀವಿಗಳು ಕೂಡ ಮೂಲದಲ್ಲಿ ಅಣುಗಳಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಜೀವಿಗಳಲ್ಲಿರುವ ಪ್ರೋಟೀನ್, ಅಮಿನೊ ಅಸಿಡ್ ಗಳಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿದ್ದರೆ, ಅಮಿನೊ ಅಸಿಡ್ ಗಳು ನೈಟ್ರೋಜನ್, ಉಸಿರ್ಗಾಳಿ (ಆಕ್ಸಿಜನ್), ನೀರುಟ್ಟುಕ (ಹೈಡ್ರೋಜನ್) ಮತ್ತು ಕರಿಗೆಗಳ (ಕಾರ್ಬನ್) ಅಣುಗಳಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ. ಮನುಷ್ಯರ ಮೈಯ ಹೆಚ್ಚಿನ ಭಾಗ ನೀರಿನಿಂದ ಕೂಡಿದ್ದು, ನೀರು ಮೂಲದಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಮತ್ತು ಆಕ್ಸಿಜನ್ ಅಣುಗಳಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ.

organisms_atoms(ಜೀವಿಗಳಲ್ಲಿ ಅಣುಗಳ ಇರುವಿಕೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುವ ಚಿತ್ರ)

ಅಣುಗಳ ರಚನೆ (structure of atom):

ಅಣುಗಳಿಗೆ ಗೊತ್ತುಪಡಿಸಿದ ಇಂತದೇ ಆಕಾರವಿದೆ ಎಂದು ಹೇಳಲು ಕಷ್ಟವಾದರೂ, ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಅವುಗಳನ್ನು ದುಂಡನೆ ಆಕಾರದಿಂದ ಗುರುತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಣುವಿನ ದುಂಡಿ (radius) ಸುಮಾರು 30 pm ನಿಂದ 300 pm ವರೆಗೆ ಇರುತ್ತದೆ. (pm = picometer / ಪಿಕೊಮೀಟರ್ = 1×10−12 m).

ಅಣುವು ಕೆಳಗಿನ ಮೂರು ಮುಖ್ಯ ಭಾಗಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ,

1. ನಡುವಿನ ಭಾಗ

2. ನಡುವಿನಲ್ಲಿರುವ ರಚನೆಗಳು

3. ನಡುವಿನ ಭಾಗದ ಸುತ್ತ ಸುತ್ತುವ ರಚನೆಗಳು

 

atom_structure

1. ನಡುವಿನ ಭಾಗ:
ಅಣುವಿನ ಈ ಭಾಗವನ್ನು ನಡುವಣ (nucleus) ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ. ಅಣುವಿನ ಒಟ್ಟು ರಾಶಿಯ (mass) ಹೆಚ್ಚಿನ ಪಾಲು ಈ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಅಡಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಇದರ ದುಂಡಗಲ (diameter) 1.75 fm ನಿಂದ 15 fm ನಷ್ಟಿರುತ್ತದೆ. (fm = femtometer / ಪೆಮ್ಟೊಮೀಟರ್ = 1 × 10−15 m). ಅಣುವಿನ ಒಟ್ಟಾರೆ ಅಳತೆಗೆ ಹೋಲಿಸಿದಾಗ ನಡುವಣವು ಅಳತೆಯಲ್ಲಿ ತುಂಬಾ ಕಿರಿದಾಗಿರುತ್ತದೆ.

2. ನಡುವಣದಲ್ಲಿರುವ ರಚನೆಗಳು:

ನಡುವಣದಲ್ಲಿ ಎರಡು ಬಗೆಯ ಕಿರುತುಣುಕುಗಳಿರುತ್ತವೆ. ಈ ಕಿರುತುಣುಕುಗಳಿಗೆ ತಮ್ಮದೇ ಆದ ವಿಶೇಷ ಗುಣಗಳಿರುತ್ತವೆ. ಇಂತಹ ಗುಣಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದೆಂದರೆ ಸೆಳೆಗಲ್ಲಿನ ಬಯಲಿಗೆ (magnetic field) ಒಳಪಡಿಸಿದಾಗ ಅವುಗಳು ಹೇಗೆ ನಡೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಎಂಬಂತಹ ಗುಣ. ಸೆಳೆಗಲ್ಲಿನ ಪರಿಣಾಮಕ್ಕೆ ಇವುಗಳನ್ನು ಒಡ್ಡಿದಾಗ, ಇವುಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು ಬಗೆಯ ಕಿರುತುಣುಕುಗಳು ಸೆಳೆಗಲ್ಲಿನ ಬಯಲಿಗೆ (magnetic field) ಎದುರಾಗಿ ಸಾಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಇನ್ನೊಂದು ಬಗೆಯ ಕಿರುತುಣುಕುಗಳು ಸೆಳೆಗಲ್ಲಿನ ಬಯಲಿಗೆ ಯಾವುದೇ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುವುದಿಲ್ಲ.

ತಿಳುವಳಿಕೆಯನ್ನು ಸುಲಭಗೊಳಿಸಲು ಸೆಳೆಗಲ್ಲಿನ ಬಯಲಿಗೆ ಎದುರಾಗಿ ಸಾಗುವ ತುಣುಕುಗಳು ’+’ ಹುರುಪು (charge) ಹೊಂದಿವೆ ಎಂದು ಗುರುತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇವುಗಳನ್ನು ಪ್ರೋಟಾನ್‍ಗಳೆಂದು (proton) ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ’ಕೂಡು’ (+) ಗುರುತಿನಿಂದ ಸೂಚಿಸಲ್ಪಡುವ ಈ ತುಣುಕುಗಳನ್ನು ಕನ್ನಡದಲ್ಲಿ ಕೂಡುವಣಿಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಬಹುದು. ಸೆಳೆಗಲ್ಲಿಗೆ ಯಾವುದೇ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ತೋರಿಸದ ಕಿರುತುಣುಕುಗಳನ್ನು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್‍ಗಳೆಂದು (neutron) ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ. ಇವುಗಳನ್ನು ಕನ್ನಡದಲ್ಲಿ ನೆಲೆವಣಿಗಳು ಎನ್ನಬಹುದು.

 

proton_nuetron

ಕೂಡುವಣಿಗಳು (protons) ಮತ್ತು ನೆಲೆವಣಿಗಳು (neutrons) ಇನ್ನೂ ಚಿಕ್ಕದಾದ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ. ಇವುಗಳನ್ನು ಕಿರಿವಣಿಗಳು (quarks) ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ. ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಕೂಡುವಣಿ ಇಲ್ಲವೇ ನೆಲೆವಣಿಯಲ್ಲಿ ಮೂರು ಕಿರಿವಣಿಗಳಿದ್ದು, ಅಂಟುವಣಿ (gluon) ಎಂಬ ರಚನೆಗಳು ಇವುಗಳನ್ನು ಒಂದಕ್ಕೊಂದು ಹಿಡಿದಿಟ್ಟಿರುತ್ತವೆ.

quarks(ಅಣುವಿನಲ್ಲಿ ಕಿರಿವಣಿಗಳ ಸ್ಥಾನವನ್ನು ತೋರಿಸುವ ಚಿತ್ರ)

quarks_gluons(ಕೂಡುವಣಿ ಮತ್ತು ನೆಲೆವಣಿಗಳ ಒಳರಚನೆ)

  3. ನಡುವಣದ ಸುತ್ತ ಸುತ್ತುವ ರಚನೆಗಳು:

ನಡುವಣದ ಸುತ್ತ ಹಲವು ಸುತ್ತುಹಾದಿಗಳಲ್ಲಿ ಇನ್ನೊಂದು ಬಗೆಯ ಕಿರುತುಣುಕುಗಳು ಸುತ್ತುತ್ತಿರುತ್ತವೆ. ಸೆಳೆಗಲ್ಲಿನ ಪರಿಣಾಮಕ್ಕೆ ಈ ಕಿರುತುಣುಕುಗಳನ್ನು ಒಳಪಡಿಸಿದಾಗ, ಇವುಗಳು ಸೆಳೆಗಲ್ಲಿನ ಬಯಲಿನ ಕಡೆಗೆ ಸಾಗುತ್ತವೆ. ತಿಳುವಳಿಕೆಯನ್ನು ಸುಲಭಗೊಳಿಸಲು ಪ್ರೋಟಾನ್‍ಗಳನ್ನು ’ಕೂಡು’(+) ಗುರುತಿನಿಂದ ಗುರುತಿಸುವಂತೆ, ಈ ಕಿರುತುಣುಕಗಳನ್ನು ಕಳೆ (-) ಗುರುತಿನಿಂದ ಸೂಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇವುಗಳು ಕಳೆ ಹುರುಪು (negatively charged) ಹೊಂದಿವೆ ಎಂದು ಗುರುತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕಳೆ ಹುರುಪು ಹೊಂದಿರುವ ಈ ಕಿರುತುಣುಕುಗಳನ್ನು ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳೆಂದು ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ. ಕನ್ನಡದಲ್ಲಿ ಇವುಗಳನ್ನು ಕಳೆವಣಿಗಳು ಎನ್ನಬಹುದು.

 

electron spread

ಕಳೆವಣಿಗಳು (electrons) ನಡುವಣದ ಸುತ್ತ ಬರೀ ದುಂಡನೆಯ ಹಾದಿಗಳಲ್ಲಿ ಸುತ್ತುತ್ತವೆ ಎಂದು ಮೊದಲೆಲ್ಲಾ ಅಂದುಕೊಳ್ಳಲಾಗಿತ್ತು ಆದರೆ ಈ ಕುರಿತಾಗಿ ನಡೆದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅರಕೆಗಳು, ಕಳೆವಣಿಗಳ ಈ ಸುತ್ತುಹಾದಿಗಳು ದುಂಡನೆಯ ಆಕಾರವನ್ನಷ್ಟೇ ಹೊಂದಿರದೇ ಹಲವು ಬೇರೆ ಆಕಾರಗಳನ್ನೂ ಹೊಂದಿವೆ ಎಂದು ತಿಳಿದುಬಂತು. (ಕಳೆವಣಿಗಳ ಈ ಸುತ್ತುಹಾದಿಗಳ ಬಗ್ಗೆ ವಿವರವಾಗಿ ಬೇರೆ ಬರಹದಲ್ಲಿ ತಿಳಿಸಲಾಗುವುದು)

ತಿಳುವಳಿಕೆಯನ್ನು ಸುಲಭಗೊಳಿಸಲು ಕಳೆವಣಿಗಳ ದುಂಡನೆಯ ಹಾದಿಗಳನ್ನಷ್ಟೇ ಎಣಿಕೆಗೆ ತೆಗೆದುಕೊಂಡರೆ ಅಣುವಿನ ಒಟ್ಟಾರೆ ಚಿತ್ರಣವನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ತೋರಿಸಬಹುದು.

atom_structure_2

ಮೂಲ ಕಿರುತುಣುಕುಗಳು:

ಅಣುಗಳ ಒಳರಚನೆಗಳಾದ ಕಿರಿವಣಿಗಳು (quarks), ಅಂಟುವಣಿಗಳು (gluons) ಮತ್ತು ಕಳೆವಣಿಗಳ (electrons) ಒಳಗೆ ಇನ್ನಾವುದೇ ರಚನೆಗಳು ಇಲ್ಲವಾದುದರಿಂದ (ಅವುಗಳನ್ನು ಇನ್ನಷ್ಟು ಕಿರುತುಣುಕುಗಳಾನ್ನಾಗಿಸಲು ಆಗದಿರುವುದರಿಂದ) ಇವುಗಳನ್ನು ಮೂಲ ಕಿರುತುಣುಕುಗಳು (elementary particles) ಎಂದು ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ.

ನಮ್ಮ ಸುತ್ತುಮುತ್ತ ಕಂಡುಬರುವ ವಸ್ತುಗಳು, ಜೀವಿಗಳು ಈ ’ಮೂಲ ಕಿರುತುಣುಕು’ಗಳಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿರುತ್ತವೆ. ಮೂಲ ಕಿರುತುಣುಕುಗಳಿಂದಾದ ವಸ್ತು ಮತ್ತು ಜೀವಿಗಳ ಒಟ್ಟುನೋಟವನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ತೋರಿಸಬಹುದು.

elementary particles

 

ಕೂಡುವಣಿ, ನೆಲೆವಣಿ ಮತ್ತು ಕಳೆವಣಿಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಹೇಗೆ ಅಣುವೊಂದರ ಗುಣವನ್ನು ತೀರ್ಮಾನಿಸುತ್ತದೆ? ಮೂಲವಸ್ತು ಎಂದರೇನು? ಐಸೋಟೋಪ್‍ಗಳು ಅಂದರೇನು? ಮುಂತಾದ ವಿಷಯಗಳನ್ನು ಮುಂದಿನ ಬರಹದಲ್ಲಿ ತಿಳಿಸಲಾಗುವುದು.

 

(ಚಿತ್ರಸೆಲೆಗಳು: www.studyblue.com, wikipedia.org)

 

facebooktwittergoogle_plusredditpinterestlinkedinmail
  • ಹಂಚಿ

    facebooktwittergoogle_plusredditpinterestlinkedinmail